一种安全节能的锂电池包双模式热管理系统及方法，包括电池包、电池包外壳、液冷板管换热器和带有风扇的外置空冷翅片，电池或电池模组表面贴合微热管阵列，所述微热管阵列的伸出部分与电池包外壳贴合；所述液冷板管换热器贴合电池包外壳的外表面，且所述液冷板管换热器与电动汽车制冷系统连接，所述外置空冷翅片的基板贴合于所述液冷板管换热器外侧。本发明专利技术有效的将具有高效传热的微热管阵列与空冷和液冷方式结合，一方面能够有效将电池内部的温度传导出去，防止温度过高，保证电池的温度均匀，散热效率高；另一方面通过不同状态和温度下启动不同的系统，实现在热失控的避免以及大幅的节能。
A Safe and Energy-saving Lithium Battery Pack Dual-mode Thermal Management System and Method
【技术实现步骤摘要】
一种安全节能的锂电池包双模式热管理系统及方法
本专利技术涉及一种干湿分离的电池包热管理方法及系统，属于电动汽车的电池包散热领域。
技术介绍
锂电包的热管理不仅对电池寿命至关重要，也对电池的安全性至关重要。传统的电池包热管理方法——空冷技术不仅不能满足锂电池包的防护等级的要求，而且由于风冷系统进出口温差大，造成电芯及电芯之间较大的温差，对锂电池的伤害大，因此目前看基本没有使用价值。传统的具有高防护等级的锂电池包热管理方法一般采用液冷模式，目前大部分厂家采用的液冷底板，即只在电池模组的底部设置单一的液冷板，而电池模组的底部单一液冷板散热方式会造成电池单体内部上下很大的温度差，在快速充放电以及低温预热时，对电池的伤害较大。只有特斯拉采用所有电池全侧表面液冷模式。但目前液冷介质采用防冻液或者制冷介质直接冷却，后者相当于直膨式蒸发器。制冷介质直膨式冷却由于制冷介质温度过低，对电池会造成严重的冷冲击以及造成电池内部极大的温差，对电池造成很大的伤害，也基本没有实用价值。使用较多的是防冻液，防冻液中含有水，对于焊接部位多的液冷底板，在使用过程中，焊接部位容易破损，导致内部防冻液泄露；对于特斯拉使用到全侧面到液冷管，其焊接口虽然位于电池包到外部，一旦撞击，电芯之间的液冷管破坏，也会造成防冻液泄露，且焊接口在全侧面分布，焊接口被破坏的概率大。不论哪种情况，泄露的防冻液如果与电池包中的电池接触则会使电池包短路，都会造成严重的安全事故。此外，无论哪种液冷模式，都依赖主动的制冷系统，对于电动汽车上动力锂电池包，一旦停车关机，液冷系统将会完全处于关机状态，而电池的局部热失控往往在汽车停车状态时发生，经常发生的电动汽车在停车时发生的自燃现象大多是热失控造成的，这个时候的热管理系统不起作用。而大部分热失控是由于电池局部温度升温(杂质等因素)过热，造成电芯内部膨胀破坏造成短路引起的，因此此种情况下的热失控很难避免。此外，目前的液冷系统是不节能的，因为无论在什么季节开启电动车，只要电池的温度高于设定值，如35℃-42℃，制冷系统都需要开启散热，制冷系统需要消耗较多的电池储电。
技术实现思路
为了解决现有技术安全隐患大、散热效率低、对电池伤害大、不能解决停车状态热失控的问题，本专利技术提出一种安全节能的锂电池包双模式热管理系统及方法。本专利技术的技术方案：一种安全节能的锂电池包双模式热管理系统，其特征在于包括电池包、电池包外壳、液冷板管换热器和带有风扇的外置空冷翅片，所述电池包内包括一组或多组电池或电池模组，所述电池或电池模组表面贴合微热管阵列，所述微热管阵列贴合所述电池或电池模组的部分为蒸发段，所述微热管阵列的长度大于所述电池或电池模组的长度，且伸出部分作为冷凝段与电池包外壳贴合；所述电池包外壳围绕所述电池包且为封闭结构，所述电池包外壳至少在对应所述冷凝段处为导热隔板；所述液冷板管换热器的基板与所述外置空冷翅片的基板均为密封，并通过电池包外壳与电池或电池模组完全物理隔离；所述液冷板管换热器至少对应贴合所述导热隔板的外表面，且所述液冷板管换热器与电动汽车制冷系统连接，所述外置空冷翅片的基板贴合于所述液冷板管换热器外侧。优选的所述电池或电池模组每排包括多组，且为多排叠加分布，每组表面分别贴合有所述微热管阵列。进一步优选的每组所述电池或电池模组的双侧表面贴合所述微热管阵列，每侧表面至少贴合一个所述微热管阵列。进一步优选的每个所述微热管阵列的伸出部分向所述微热管阵列平面的垂直方向弯折，垂直部分与导热隔板贴合。优选的所述液冷板管换热器的基板与所述电池包外壳的外表面通过密封圈连接或者焊接，所述电池包外壳为IP67级别。优选的所述微热管阵列与所述电池或电池模组之间设置有可压缩变形的导热垫片。优选的还包括自动控制系统和电芯温度检测单元，所述自动控制系统分别与所述电芯温度检测单元、风扇和电动汽车制冷系统连接。优选的所述微热管阵列的外表面设置有电加热膜。一种干湿分离的锂电池包热管理方法，其特征在于前述的热管理系统，每组电池或电池模组表面贴合的微热管阵列的蒸发段吸收每个电池单元的热量，将热量传导至伸出部分，然后通过导热隔板将热量传导至与导热隔板的外表面贴合、与电动汽车制冷系统相连接的液冷板管换热器和外置空冷翅片，当所检测的电芯温度达到第一设定值时，控制系统首先开启风扇，由外置空冷翅片进行自动散热，当所检测的电芯温度达到大于所述第一设定值的第二设定值时，控制系统自动启动电动汽车的制冷系统，带动液冷板管换热器启动，与外置空冷翅片同时对电芯进行散热。优选的所述微热管阵列的外表面设置有电加热膜，当电池温度低于设定温度时加热电加热膜，并通过微热管阵列加热电池，此时冷却系统停止运行。本专利技术的有益技术效果：本专利技术的一种安全节能的锂电池包双模式热管理系统，在电池(电芯)或电池模组的表面贴合微热管阵列导热体，将热量通过导热隔板传输给液冷板管换热器以及外置的空冷翅片，液冷板管换热器结合电动汽车的制冷系统构成液冷系统，采用间接的空冷结合液冷方式管理电芯的温度。一方面，微热管阵列与每组电芯的单侧或双侧表面贴合，优选的为双侧表面，这样即使位于内部的电芯，其温度也能够通过与之贴合的微热管阵列在两端有效传导给与其贴合的导热隔板，进而传导至电池外部，然后通过外置的空冷翅片和与电动汽车的制冷系统连接的液冷板管换热器，将电池内部的温度散发到电池箱之外的环境中，散热效率高。另一方面，由于微热管阵列是由金属材料经挤压形成的具有多孔结构的扁平状的导热体，内部具有多个并排排列的互不连通的微热管，且每个微热管的水力直径只有1.0nm，甚至更小，管壁承压能力极高，因此泄露问题几乎可以忽略，且相变工质为微量、不导电介质，即使极端情况下被损坏泄露，也不会引起电池的损坏；且导热隔板同时作为电芯的保护外壳，将液冷板管换热器的基板与电池包隔开，并通过密封圈或者焊接等密封措施将液冷板管换热器的基板密封，实现与所述外壳体内的电芯完全物理隔离，有效防止液冷板管换热器内的冷却介质泄露至电池包内，保证电池包的防护等级达到IP67防水和防尘等级。电芯高温时热量通过微热管阵列传导至与电池(电芯)保护壳体外部设置的与电动汽车制冷系统相连接的液冷板管换热器及带有风扇的外置空冷翅片换出，所述外置空冷翅片的基板及液冷板管换热器的基板与电池(电芯)保护壳体通过密封圈或者焊接等密封措施实现与所述壳体内的电池(电芯)完全物理隔离。无论电动汽车处于开车还是停车状态，空冷系统都处于待机状态，当锂电池的温度稍微偏高的第一设定值时，首先液冷系统不启动，风扇自动启动，热量穿过液冷板管换热器传递到外置风冷翅片处由空冷翅片进行自动散热，实现除夏季高温季节以外季节的非制冷节能散热，以及在电动汽车停车期间也就是制冷系统停机期间电池发热时的自动散热，大幅抑制热失控等重大安全风险，而在夏季高外气温等极端条件下到达第二设定值时，若外置空冷翅片散热不能满足锂电池热控条件，则自动利用汽车的制冷系统进行液冷，总体而言实现大幅的节能。综上，本专利技术有效的将具有高效传热的微热管阵列与空冷和液冷方式结合，一方面通过微热管阵列与电池单元的位置和排列关系，使得每个电池包的外部设置一个或两个液冷板管换热器和风冷翅片，能够有效将电池内部的温度传导出去，防止温度过高，保证电池的温度均匀，散热本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种安全节能的锂电池包双模式热管理系统，其特征在于包括电池包、电池包外壳、液冷板管换热器和带有风扇的外置空冷翅片，所述电池包内包括一组或多组电池或电池模组，所述电池或电池模组表面贴合微热管阵列，所述微热管阵列贴合所述电池或电池模组的部分为蒸发段，所述微热管阵列的长度大于所述电池或电池模组的长度，且伸出部分作为冷凝段与电池包外壳贴合；所述电池包外壳围绕所述电池包且为封闭结构，所述电池包外壳至少在对应所述冷凝段处为导热隔板；所述液冷板管换热器的基板与所述外置空冷翅片的基板均为密封，并通过电池包外壳与电池或电池模组完全物理隔离；所述液冷板管换热器至少对应贴合所述导热隔板的外表面，且所述液冷板管换热器与电动汽车制冷系统连接，所述外置空冷翅片的基板贴合于所述液冷板管换热器外侧。
【技术特征摘要】
1.一种安全节能的锂电池包双模式热管理系统，其特征在于包括电池包、电池包外壳、液冷板管换热器和带有风扇的外置空冷翅片，所述电池包内包括一组或多组电池或电池模组，所述电池或电池模组表面贴合微热管阵列，所述微热管阵列贴合所述电池或电池模组的部分为蒸发段，所述微热管阵列的长度大于所述电池或电池模组的长度，且伸出部分作为冷凝段与电池包外壳贴合；所述电池包外壳围绕所述电池包且为封闭结构，所述电池包外壳至少在对应所述冷凝段处为导热隔板；所述液冷板管换热器的基板与所述外置空冷翅片的基板均为密封，并通过电池包外壳与电池或电池模组完全物理隔离；所述液冷板管换热器至少对应贴合所述导热隔板的外表面，且所述液冷板管换热器与电动汽车制冷系统连接，所述外置空冷翅片的基板贴合于所述液冷板管换热器外侧。2.根据权利要求1所述的一种干湿分离的锂电池包热管理系统，其特征在于所述电池或电池模组每排包括多组，且为多排叠加分布，每组表面分别贴合有所述微热管阵列。3.根据权利要求2所述的一种干湿分离的锂电池包热管理系统，其特征在于每组所述电池或电池模组的双侧表面贴合所述微热管阵列，每侧表面至少贴合一个所述微热管阵列。4.根据权利要求1所述的一种干湿分离的锂电池包热管理系统，其特征在于每个所述微热管阵列的伸出部分向所述微热管阵列平面的垂直方向弯折，垂直部分与导热隔板贴合。5.根据权利要求1所述的一种干湿分离的锂电池包热管理系统，其特征在于所述液冷板管换...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵耀华，徐红霞，
申请(专利权)人：赵耀华，徐红霞，
类型：发明
国别省市：山东,37
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